JP5301092B2

JP5301092B2 - ガス缶の製造方法

Info

Publication number: JP5301092B2
Application number: JP2006244296A
Authority: JP
Inventors: 恵司郎村山; 勝彦村山; 純一田村; 正和小西
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2026-09-08
Also published as: JP2008062279A; WO2008029910A1

Description

本発明は、主に釘やネジ等のファスナの打ち込み工具等用のガスを供給するためのガスカートリッジなどの２重缶で、その内缶又は外缶にリブを立てるためのリブを備えた缶体の製造方法に関する。

外部容器である外缶の内側に液化ガスを充填した内部容器としての内缶を配置し、さらに内外両缶間の内部空間に圧縮された高圧ガスを充填した多重構造を備え、内缶を上記内部空間内に充填された高圧ガスの圧力を利用して圧縮変形させることにより、内缶内のガスを放出（噴射）させるようにした構造のガスカートリッジ（二室構造加圧充填装置）は従来から知られている。

さらに、上述のガスカートリッジとして、その外缶と内缶はアルミニウム製とされ、とりわけ内缶は高圧ガスの押圧力を受けて変形しやすく、また内部のガスが外部に透過しにくいことから容易に変形可能な薄肉のアルミニウム製容器が好まれている（特許文献１参照）。

ところで、上述のガスカートリッジの多重構造の容器における内容ガスの放出は、内外両缶の内部空間に充填された高圧ガスの圧力により内缶を圧縮して凹み変形させることでなされるが、ガスの圧力を利用した内缶の変形は自由変形であって、均等には変形せず、内缶の変形初期において剛性の弱い部分が圧縮されて凹み変形し、さらにこの部分の変形がさらに助長されるので、多くの場合１個所のみが大きく凹み変形することになる。

そして、外缶と内缶の開口部と底部は剛性が高く変形し難いので、中央部の一部において応力集中を起こし、また、初めに変形した部分のみがさらに大きく変形するため、この部分に皺や折れ目が生じ、亀裂やピンホールが発生する。内缶に亀裂やピンホールが発生すると、内外両缶の内部空間に充填された高圧ガスが内缶内に流出し、内容ガスの放出（噴射）時に高圧ガスも放出（噴射）されてしまうため、内外缶の圧力差が低下し、内容ガスが十分に外部に放出されないことになり、ガスが残留したままガス缶としての機能を失う。

そこで、特許文献１のように、外缶と内缶（インナーバッグ）との間に変形誘導部を設け、内缶が均等に変形するようにすることが考えられている。変形を誘導する手段としては次のようなものが考えられている。（１）内・外缶の間に別体のフレーム状部材を配置し、ガス充填時にフレーム状部材が配置された部分のみを変形させる。（２）外缶を等間隔に潰し、潰した部分によって内缶を変形させる。（３）内缶を予め変形させておく。
特許第２８７３６９１号公報

しかしながら、手段（１）では、コストがアップし、手段（２）では、外缶の表面の一部を潰すという加工工程が必要となり、手段（３）ではガス充填時に皺がよりやすいので、ピンホールが発生しやすい。このように、いずれも完全とはいえない。

そこで、内缶又は外缶にリブを立てておき、内缶と外缶との間に高圧ガスを充填したとき、あるいは内缶内の液化ガスが消費されて減ったときに、リブによって内缶を変形させるようにすることが考えられている。

例えば、外缶の内面にリブが形成されているときは、内缶内に液化ガスが充填されて内缶が膨らむとき、外缶のリブに当たった部分は変形しないから、他の部分のみが変形する。このように、自らは変形しにくいリブが他の部分の変形を促すことになり、しかも、内缶を予め変形させるわけではないので、ガス充填時の皺発生によるピンホールができにくい。内缶の外面又は内面にリブを形成した場合も、同様に他の部分の変形を促すことになるから、内缶を予め変形させておく必要がない。したがって、同じ効果が得られる。

本発明は上述の問題点に鑑みて成立したもので、ピンホールの発生を有効に防止するためのリブを備えた缶体を製造することができる、缶体の製造方法を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、アルミニウム製の有底筒状の内缶と外缶とを備えたガス缶の製造方法であって、プレス金型に断面が略円形で、内周面に複数条の溝を形成した雌型を形成し、雌型の底にアルミニウム材のペレットを配置した後、上記雌型の内径よりもやや小さい外径を有する円柱状のパンチを上記雌型内でプレスして上記内缶を成形するとともに、上記溝によって上記内缶の外面に突出したリブの先端を上記外缶の内面に当る程度に形成し、上記内缶を上記外缶の内部に配置するとともに、上記内缶にガスを充填して上記内缶を膨らませ、上記内缶が膨らむ際に上記内缶の上記リブが上記外缶の内面に当たることで上記内缶に凹部を形成したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、アルミニウム製の有底筒状の内缶と外缶とを備えたガス缶の製造方法であって、プレス金型に断面が略円形の雌型を形成し、上記雌型の内径よりもやや小さい外径を有する円柱状のパンチの外周面に複数条の溝を形成し、上記雌型の底にアルミニウム材のペレットを配置した後、上記パンチを上記雌型内でプレスして上記外缶を成形するとともに、上記溝によって上記外缶の内面に突出したリブの先端を上記内缶の外面に当る程度に形成し、上記内缶を上記外缶の内部に配置するとともに、上記内缶にガスを充填して上記内缶を膨らませ、上記内缶が膨らむ際に上記外缶の上記リブが上記内缶の外面に当たることで上記内缶に凹部を形成したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、上記雌型とパンチとの間の隙間と上記溝の溝幅とは略同じであることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、プレス金型に断面が略円形で、内周面に複数条の溝を形成した雌型を形成し、雌型の底にアルミニウム材のペレットを配置した後、上記雌型の内径よりもやや小さい外径を有する円柱状のパンチを上記雌型内でプレスする。このとき、ペレットは逃げ場がないから、上記雌型・パンチ間の隙間および雌型の内周面に形成された溝に沿って上がっていく。そして、最終的にパンチの下面が雌型の底部の直前で停止した後、パンチを上げて雌型から成形物を取り出すと、複数条のリブが形成された内缶を得ることができる。

このように、缶体とリブとは一体に成形できるので、コストも低く抑えることができる。

また、上記内缶と外缶とからなる缶の内缶にガスを充填すると、内缶が変形して充填時の圧力によって内缶は膨らむように変形するが、内缶のリブが外缶の内面に当たり、リブが邪魔をして膨らむことができないため、リブの両側が変形して凹部が形成される。そして、この缶からガスを放出させると、外缶内に充填された高圧ガスにより内缶が押し潰されて変形するが、変形凹部から先に自然に変形が促され、進行していく。このため、局部的な応力集中が回避され、皴や折れ目による亀裂やピンホールが発生するのを有効に防止することができる。したがって、請求項１に係る発明は、上記のような缶には非常に有用である。

請求項２に係る発明によれば、プレス金型に断面が略円形の雌型を形成し、上記雌型の内径よりもやや小さい外径を有する円柱状のパンチの外周面に複数条の溝を形成し、上記雌型の底にアルミニウム材のペレットを配置した後、上記パンチを上記雌型内でプレスする。このとき、ペレットは逃げ場がないから、上記雌型・パンチ間の隙間およびパンチの外周面に形成された溝に沿って上がっていく。そして、最終的にパンチの下面が雌型の底部の直前で停止すると、ペレットが成形される。パンチを上げて雌型から成形物を取り出すと、複数条のリブが形成された外缶を得ることができる。

また、内缶と外缶とからなる缶の内缶にガスが充填されたとき、内缶は膨らむが、リブに当たった部分は膨らまないので、内缶の外周面には凹部が形成される。そして、この缶からガスを放出させると、内缶内のガスが消費されるにつれて内缶は外缶内の高圧ガスによって押し潰されて変形するが、上記変形凹部から先に変形が促されていくため、変形が均等に分散され、亀裂やピンホールが発生するのを有効に防止することができる。したがって、請求項２に係る発明によれば、上記のような缶を製造するには非常に有益である。

請求項３に係る発明によれば、請求項１又は請求項２において、上記雌型とパンチとの間の隙間と上記溝の溝幅とは略同じに形成されているから、上記隙間と溝に均一に成形材料が流れ込み、全体として均一な肉厚の外缶又は内缶が得られる。

本発明の実施形態を以下に図面に基づいて説明する。

まず、ガスカートリッジＡは、図１〜図３に示されるように、外缶１と、外缶１の内部に配置された内缶２と、内缶２内に充填されたガスを噴射するためのキャップバルブ部材３等から構成されている。

図２（ａ）（ｂ）に示されるように、燃料ガスＧ１や高圧ガスＧ２を充填する前は、外缶１は所定の径と長さで所定肉厚のアルミニウム製の円筒部材からなり、一端が開口されて他端が閉鎖されている。これに対し、内缶２は外缶１の内部に配置されることから、その内部に充填されるガスの未充填状態において、外缶１に類似する外形を有するとともに、外缶１よりも小さく、変形し易い薄肉のアルミニウム製の有底円筒部材からなる。

ところで、上記内缶２の外周面には変形誘導部としてリブ４が突出形成されている。

そこで、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）によってガス充填によって内缶が変形していく様子を説明すると、まず同図（ａ）のようにガスが未充填の状態から、同図（ｂ）に示すように内缶２内に液化した燃料ガスＧ１が充填されると、充填時の圧力によって内缶２は膨らむように変形するが、内缶２のリブ４が外缶１の内面に当たり、リブ４が邪魔をして膨らむことができないため、内缶２に凹部５が形成される。図５はこの状態を断面で示したものである。さらに、外缶１と内缶２の底部間の空間Ｓには、高圧の高圧ガスＧ２が充填されていく。なお、高圧ガスＧ２は内缶２の表面を押圧し、内缶２を押し潰して燃料ガスＧ１をキャップバルブ部材３の噴射パイプ３ａから外部に噴射させるためのもので、通常はプロパン、プロピレン、ブタン等のガスが用いられる。

上記構成において、上記ガスカートリッジを打ち込み工具等に使用すると、図５の噴射パイプ３ａをバルブ体１２を付勢するバネ１３の力に抗して押し込むことでバルブ体１２が開放され、これにより内缶２内部のガスが外部に噴射される。そして、内缶２内のガスが放出されるに伴い、外缶１内の高圧ガスＧ２により内缶２が押し潰されていき、内缶２内の圧力は減らないから、燃料ガスＧ１は連続して噴射される。このように、内缶２内の燃料ガスＧ１が消費されるにつれて内缶２は高圧ガスＧ２によって押し潰されて変形するが、図４（ｃ）に示されるように、上記リブ４によって形成された変形凹部５から先に自然に変形が促され、進行していく。このため、押圧による変形が１個所に偏在することがなく、３個所に均等に分散されるから、局部的な応力集中が回避され、皴や折れ目による亀裂やピンホールが発生するのを有効に防止することができる。

なお、内缶２に形成される凹部５は予め形成されているものではなく、燃料ガスＧ１が充填されるときにリブ４によって初めて形成されるものであり、ガス充填時の変形のときは皺が発生しにくい。したがって、ピンホールもできにくい。

しかも、均等変形させるために別体のフレーム状部材や特別の加工工程を必要としないので、コストも低く抑えることができる。

次に、上記リブ４を備えた内缶２（缶体）を成形する成形方法の基本原理について説明すると、図６に示すように、プレス金型６に断面が略円形で、内周面に等間隔に３個の溝７を形成した雌型８を形成し、雌型８の底にアルミニウム材のペレット９を配置した後、このペレット９をパンチ１０でプレスする。パンチ１０は鉄製の円柱状部材で、その外径は上記雌型８の内径よりもやや小さい。

上述のように雌型８の底に配置されたアルミニウム材のペレット９を図７（ａ）のようにパンチ１０でプレスすると、ペレット９は逃げ場がないから、同図（ｂ）のように、上記雌型８・パンチ１０間の隙間および雌型８の内周面に形成された溝７に沿って成長していく。そして、最終的にパンチ１０の下面が雌型８の底部の直前で停止すると、同図（ｃ）に示すように上記ペレット９が成形される。パンチ１０を上げて雌型８から成形物２ａを取り出し、リブ４の上部を切除すれば、図３に示されるような３条のリブ４が形成された内缶２を得ることができる。

なお、雌型８の溝７は３個に限定されない。２個でも４個以上でもよい。図８のように、一箇所に１対のリブ４を形成するような構造としてもよい。

また、上記雌型８・パンチ１０間の隙間１１と上記溝７の溝幅とは略同じとする。通常は上記隙間１１の間隔を０．１５ｍｍ前後とし、上記溝７の溝幅も０．１５〜０．３０ｍｍ程度に設定するのが好ましい。その理由は、溝７の溝幅が上記隙間１１の２倍を越えると、プレスしたときに成形材料（ペレット９）が隙間１１よりも溝７の方に逃げてしまいやすいからである。

なお、内缶２のリブは内缶の外周面に限定されない。内周面に形成してもよい。この場合、内缶内のガスが放出されるに伴い、外缶内の高圧ガスＧ２により内缶が押し潰されるときに、リブが設けられた部分は変形しにくいので、リブとリブの間の部分から先に変形していくことになり、押圧による変形が１個所に偏在することがなく、３個所に均等に分散されるからである。内周面にリブを形成するための成形方法については、次に示す外缶１の内周面にリブを形成するための成形方法と同じでよい。

ところで、高圧ガスによる変形を均等に分散させる手段として、リブ４を外缶１に形成してもよい。すなわち、図９において、外缶１の外周面の周方向に等間隔に３個のリブ４が長手方向に沿って形成されている。ガスが未充填のときは図１０（ａ）の状態になっているが、内缶２に燃料ガスＧ１が充填されたとき、内缶２は膨らみ、同図（ｂ）に示されるように、上記リブ４によって内缶２の外周面には凹部５が形成される。

この場合も、内缶２内のガスが消費されるにつれて内缶２は高圧ガスＧ２によって押し潰されて変形するが、上記変形凹部５から先に変形が促され、進行していくため、押圧による変形が３個所に均等に分散され、亀裂やピンホールが発生するのを有効に防止することができる。

次に、上記リブ４を備えた外缶１（缶体）を成形する成形方法について説明すると、図１１に示すように、プレス金型６に断面が略円形の雌型８を形成し、この雌型８の底にアルミニウム材のペレット９を配置した後、このペレット９をパンチ１０でプレスする。パンチ１０は鉄製の円柱状部材で、その外径は上記雌型８の内径よりもやや小さく、その外周面に等間隔に３個の溝７が形成されている。

図１２（ａ）のように、雌型８の底に配置されたアルミニウム材のペレット９をパンチ１０でプレスすると、ペレット９は逃げ場がないから、同図（ｂ）のように上記雌型８・パンチ１０間の隙間１１およびパンチ１０の外周面に形成された溝７に沿って上がっていく。そして、同図（ｃ）のように、最終的にパンチ１０の下面が雌型８の底部の直前で停止すると、ペレット９が成形される。パンチ１０を上げて雌型８から成形物１ａを取り出して必要な処理を施すことにより、３条のリブ４が形成された外缶１（図９参照）を得ることができる。

なお、溝７は３個に限定されない。２個でも４個以上でもよく、あるいは、図８に対応し、一箇所に１対のリブを形成するような構造としてもよい。

また、上記雌型８・パンチ１０間の隙間１１と上記パンチ１０の溝７の溝幅についても、前述と同じ理由から略同じとする。ただし、これらの隙間１１と溝７の幅は、内缶２の場合よりも大きく設定する。

これらの実施形態によれば、外缶１と内缶２との間に特別の変形誘導部を設ける必要がないので、外径が大きくなったり、外観が損なわれたりするおそれがない。

本発明の実施形態に係るガスカートリッジの斜視図である。（ａ）は上記ガスカートリッジのガス充填前の縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線上の断面図である。上記ガスカートリッジの分解斜視図である。ガスカートリッジの横断面図で、（ａ）はガス未充填時の、（ｂ）は燃料ガス充填後の、（ｃ）は内缶の燃料ガスが消費されている途中の横断面図である。ガス充填後のガスカートリッジの縦断面図内缶の成形方法を示す斜視図である。（ａ）は内缶の成形工程の成形直前の状態を示す中央縦断面図、（ｂ）は成形途中の状態を示す中央縦断面図であり、（ｃ）は成形工程の最終状態を示す中央横断面図である。内缶の他の形態の横断面図である。他の形態の外缶を有するガスカートリッジの分解斜視図である。（ａ）（ｂ）は図９の形態のガスカートリッジにガスを充填する前と後の横断面図である。上記形態の外缶の成形方法を示す斜視図である。（ａ）は外缶の成形工程の成形直前の状態を示す中央縦断面図、（ｂ）は成形途中の状態を示す中央縦断面図であり、（ｃ）は成形工程の最終状態を示す中央横断面図である。

１外缶
２内缶
４リブ
７溝
８雌型
９ペレット
１０パンチ

Claims

アルミニウム製の有底筒状の内缶と外缶とを備えたガス缶の製造方法であって、
プレス金型に断面が略円形で、内周面に複数条の溝を形成した雌型を形成し、雌型の底にアルミニウム材のペレットを配置した後、上記雌型の内径よりもやや小さい外径を有する円柱状のパンチを上記雌型内でプレスして上記内缶を成形するとともに、上記溝によって上記内缶の外面に突出したリブの先端を上記外缶の内面に当る程度に形成し、上記内缶を上記外缶の内部に配置するとともに、上記内缶にガスを充填して上記内缶を膨らませ、上記内缶が膨らむ際に上記内缶の上記リブが上記外缶の内面に当たることで上記内缶に凹部を形成したことを特徴とするガス缶の製造方法。
アルミニウム製の有底筒状の内缶と外缶とを備えたガス缶の製造方法であって、
プレス金型に断面が略円形の雌型を形成し、上記雌型の内径よりもやや小さい外径を有する円柱状のパンチの外周面に複数条の溝を形成し、上記雌型の底にアルミニウム材のペレットを配置した後、上記パンチを上記雌型内でプレスして上記外缶を成形するとともに、上記溝によって上記外缶の内面に突出したリブの先端を上記内缶の外面に当る程度に形成し、上記内缶を上記外缶の内部に配置するとともに、上記内缶にガスを充填して上記内缶を膨らませ、上記内缶が膨らむ際に上記外缶の上記リブが上記内缶の外面に当たることで上記内缶に凹部を形成したことを特徴とするガス缶の製造方法。
上記雌型とパンチとの間の隙間と上記溝の溝幅とは略同じであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のガス缶の製造方法。